CN109233109A - 一种汽车座椅的发泡材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车座椅技术领域，具体涉及一种汽车座椅的发泡材料及其制备方法和应用，包括以下重量份的原料：聚丙烯母料30‑40份、石墨烯改性羟丙基淀粉15‑25份、改性废弃秸秆8‑14份、复合纤维3‑6份、发泡剂3‑5份、交联剂1‑2份、松树汁2‑5份、环氧大豆油1‑3份。本发明采用聚丙烯母料搭配石墨烯改性羟丙基淀粉、改性废弃秸秆等环保原料，石墨烯改性羟丙基淀粉提高了与聚丙烯母料之间的相容性，改性废弃秸秆属于废物利用，同时应用在发泡材料中，与复合纤维能够起到协同作用，增强发泡材料的力学性能。

Description

一种汽车座椅的发泡材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及汽车座椅技术领域，具体涉及一种汽车座椅的发泡材料及其制备方法和应用。

背景技术

我国汽车产业近几年快速发展，未来一段时期还将稳步发展，这对座椅有大量的需求，因此乘用车座椅行业未来仍有巨大的发展空间，汽车座椅按形状可分为分开式座椅、长座椅；按功能可分为固定式、可卸式、调节式；按乘座人数可分为单人、双人、多人椅。根据座椅的使用性能，从最早的固定式座椅，一直发展到多功能的动力调节座椅，有气垫座椅、电动座椅、立体音响座椅、精神恢复座椅，直到电子调节座椅，按材质分为真皮座椅和绒布座椅等，还有一些特殊使用对象的座椅，如儿童座椅和赛车座椅等；而软质发泡材料是以塑料、橡胶等原材料，加以催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂等辅料，通过物理发泡或交联发泡，使塑料和橡胶中出现大量细微泡沫，体积增加，密度减少，软质发泡材料质量轻、柔软度好，具备缓冲、吸音、吸震、保温、过滤等功能。

现有中国专利文献（公开号：CN105368015B）公开了一种汽车座椅的发泡材料及其制备方法和应用，该发泡材料由以下按照重量份的原料组成：聚邻苯二甲酸二烯丙酯67-77份、二叔丁基过氧化物20-25份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠12-16份、二酚基丙烷环氧树脂48-53份、花生壳10-17份、胡桃木5-10份。将花生壳、胡桃木用醋浸泡、研磨成粉制得混合粉末；将二叔丁基过氧化物加去离子水，分别依次加入聚邻苯二甲酸二烯丙酯、二酚基丙烷环氧树脂、环己烷进行热处理；再依次加入混合粉末与去离子水、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠进行热处理即得，该发泡材料采用原料均为有机原料，绿色环保性较差，同时力学性能仍需进一步改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车座椅的发泡材料及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种汽车座椅的发泡材料，包括以下重量份的原料：

聚丙烯母料30-40份、石墨烯改性羟丙基淀粉15-25份、改性废弃秸秆8-14份、复合纤维3-6份、发泡剂3-5份、交联剂1-2份、松树汁2-5份、环氧大豆油1-3份。

作为本发明的进一步方案是：所述汽车座椅的发泡材料包括以下重量份的原料：

聚丙烯母料35份、石墨烯改性羟丙基淀粉20份、改性废弃秸秆11份、复合纤维4.5份、发泡剂4.5份、交联剂1.5份、松树汁3.5份、环氧大豆油2份。

作为本发明的进一步方案是：所述聚丙烯母料制备方法为将聚丙烯、二甲苯置于45-55℃反应瓶中进行混合，随后加入脂肪酸山梨坦、丙二醇，继续搅拌15-25min，随后再减压蒸馏，即得聚丙烯母料。

作为本发明的进一步方案是：所述石墨烯改性羟丙基淀粉的制备方法为：

步骤一，制备羟丙基淀粉：将淀粉加入到反应瓶中，随后加入硫酸钠、氢氧化钠，充入氮气，随后再加入环氧丙烷，搅拌15-25min，随后再加入质量分数为50-60%稀硫酸，至溶液为中性，再离心、水洗、干燥，即可；

步骤二，制备石墨烯改性羟丙基淀粉：将步骤一制备的羟丙基淀粉、酸化石墨烯加入到反应釜中进行混合搅拌，搅拌转速为150-160r/min，搅拌15-25min，随后再加入稀土溶液，继续搅拌15-25min，将反应液移至反应瓶中，采用紫外辐照4-10min，再离子，干燥，即得石墨烯改性羟丙基淀粉。

作为本发明的进一步方案是：所述步骤二中酸化石墨烯制备方法为将石墨烯加入到质量分数为60%的稀硫酸溶液中进行混合搅拌，搅拌20-30min，随后用去离子水洗涤至中性，再送入质量分数为70%的硝酸溶液中浸泡15-25min，再用去离子水洗涤至中性，即可。

作为本发明的进一步方案是：所述步骤二中稀土溶液为稀土镧、无水乙醇混合配制成质量分数为96%的稀土溶液。

作为本发明的进一步方案是：所述改性废弃秸秆的制备方法为将废弃秸秆置于水中进行清洗，随后沥干，再送入烘箱中进行烘干，随后再送入粉碎机中进行粉碎，过200-300目筛，随后送入蒸汽爆破机物料仓中，通入饱和蒸汽，随后进行泄压，即得改性废弃秸秆。

作为本发明的进一步方案是：所述复合纤维为韧皮纤维、椰子纤维按照重量比1:3组成的混合物；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺；所述交联剂为过氧化苯甲酰。

本发明还提供了一种汽车座椅的发泡材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将聚丙烯母料、石墨烯改性羟丙基淀粉、改性废弃秸秆、复合纤维、发泡剂、交联剂、松树汁、环氧大豆油依次加入到反应釜中进行混合搅拌，搅拌转速为200-300r/min，搅拌时间为20-30min，随后再送入辐照管中进行辐照处理，辐照2-10min，辐照剂量为0.2-1.0kGy，得到混合物A；

步骤二：将步骤一中的混合物A送入模具中进行发泡，先将温度升至120℃，保温20-30min，随后再将温度升至220℃，保温10-20min，再将温度降至100℃，干燥30-40min，最后冷却至室温，即得本发明的发泡材料。

作为本发明的进一步方案是：发泡材料在汽车座椅上的应用。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明采用聚丙烯母料搭配石墨烯改性羟丙基淀粉、改性废弃秸秆等环保原料，石墨烯改性羟丙基淀粉提高了与聚丙烯母料之间的相容性，改性废弃秸秆属于废物利用，同时应用在发泡材料中，与复合纤维能够起到协同作用，增强发泡材料的力学性能，实施例3相对于对比例3，降解率提高了23%，提高率为54%，可知本发明的材料降解性能好，同时，撕裂强度提高了1.0N/mm，提高率为30.3%，冲击回弹率提高了10%。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例的一种汽车座椅的发泡材料，包括以下重量份的原料：

聚丙烯母料30份、石墨烯改性羟丙基淀粉15份、改性废弃秸秆8份、复合纤维3份、发泡剂3份、交联剂1份、松树汁2份、环氧大豆油1份。

本实施例的聚丙烯母料制备方法为将聚丙烯、二甲苯置于45℃反应瓶中进行混合，随后加入脂肪酸山梨坦、丙二醇，继续搅拌15min，随后再减压蒸馏，即得聚丙烯母料。

本实施例的石墨烯改性羟丙基淀粉的制备方法为：

步骤一，制备羟丙基淀粉：将淀粉加入到反应瓶中，随后加入硫酸钠、氢氧化钠，充入氮气，随后再加入环氧丙烷，搅拌15min，随后再加入质量分数为50%稀硫酸，至溶液为中性，再离心、水洗、干燥，即可；

步骤二，制备石墨烯改性羟丙基淀粉：将步骤一制备的羟丙基淀粉、酸化石墨烯加入到反应釜中进行混合搅拌，搅拌转速为150r/min，搅拌15min，随后再加入稀土溶液，继续搅拌15min，将反应液移至反应瓶中，采用紫外辐照4min，再离子，干燥，即得石墨烯改性羟丙基淀粉。

本实施例的步骤二中酸化石墨烯制备方法为将石墨烯加入到质量分数为60%的稀硫酸溶液中进行混合搅拌，搅拌20min，随后用去离子水洗涤至中性，再送入质量分数为70%的硝酸溶液中浸泡15min，再用去离子水洗涤至中性，即可。

本实施例的步骤二中稀土溶液为稀土镧、无水乙醇混合配制成质量分数为96%的稀土溶液。

本实施例的改性废弃秸秆的制备方法为将废弃秸秆置于水中进行清洗，随后沥干，再送入烘箱中进行烘干，随后再送入粉碎机中进行粉碎，过200目筛，随后送入蒸汽爆破机物料仓中，通入饱和蒸汽，随后进行泄压，即得改性废弃秸秆。

本实施例的复合纤维为韧皮纤维、椰子纤维按照重量比1:3组成的混合物；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺；所述交联剂为过氧化苯甲酰。

本实施例的一种汽车座椅的发泡材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将聚丙烯母料、石墨烯改性羟丙基淀粉、改性废弃秸秆、复合纤维、发泡剂、交联剂、松树汁、环氧大豆油依次加入到反应釜中进行混合搅拌，搅拌转速为200r/min，搅拌时间为20min，随后再送入辐照管中进行辐照处理，辐照2min，辐照剂量为0.2kGy，得到混合物A；

步骤二：将步骤一中的混合物A送入模具中进行发泡，先将温度升至120℃，保温20min，随后再将温度升至220℃，保温10min，再将温度降至100℃，干燥30min，最后冷却至室温，即得本发明的发泡材料。

本实施例的发泡材料在汽车座椅上的应用。

实施例2：

本实施例的一种汽车座椅的发泡材料，包括以下重量份的原料：

聚丙烯母料40份、石墨烯改性羟丙基淀粉25份、改性废弃秸秆14份、复合纤维6份、发泡剂5份、交联剂2份、松树汁5份、环氧大豆油3份。

本实施例的聚丙烯母料制备方法为将聚丙烯、二甲苯置于55℃反应瓶中进行混合，随后加入脂肪酸山梨坦、丙二醇，继续搅拌25min，随后再减压蒸馏，即得聚丙烯母料。

本实施例的石墨烯改性羟丙基淀粉的制备方法为：

步骤一，制备羟丙基淀粉：将淀粉加入到反应瓶中，随后加入硫酸钠、氢氧化钠，充入氮气，随后再加入环氧丙烷，搅拌25min，随后再加入质量分数为60%稀硫酸，至溶液为中性，再离心、水洗、干燥，即可；

步骤二，制备石墨烯改性羟丙基淀粉：将步骤一制备的羟丙基淀粉、酸化石墨烯加入到反应釜中进行混合搅拌，搅拌转速为160r/min，搅拌25min，随后再加入稀土溶液，继续搅拌25min，将反应液移至反应瓶中，采用紫外辐照10min，再离子，干燥，即得石墨烯改性羟丙基淀粉。

本实施例的步骤二中酸化石墨烯制备方法为将石墨烯加入到质量分数为60%的稀硫酸溶液中进行混合搅拌，搅拌30min，随后用去离子水洗涤至中性，再送入质量分数为70%的硝酸溶液中浸泡25min，再用去离子水洗涤至中性，即可。

本实施例的步骤二中稀土溶液为稀土镧、无水乙醇混合配制成质量分数为96%的稀土溶液。

本实施例的改性废弃秸秆的制备方法为将废弃秸秆置于水中进行清洗，随后沥干，再送入烘箱中进行烘干，随后再送入粉碎机中进行粉碎，过300目筛，随后送入蒸汽爆破机物料仓中，通入饱和蒸汽，随后进行泄压，即得改性废弃秸秆。

本实施例的复合纤维为韧皮纤维、椰子纤维按照重量比1:3组成的混合物；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺；所述交联剂为过氧化苯甲酰。

本实施例的一种汽车座椅的发泡材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将聚丙烯母料、石墨烯改性羟丙基淀粉、改性废弃秸秆、复合纤维、发泡剂、交联剂、松树汁、环氧大豆油依次加入到反应釜中进行混合搅拌，搅拌转速为300r/min，搅拌时间为30min，随后再送入辐照管中进行辐照处理，辐照10min，辐照剂量为1.0kGy，得到混合物A；

步骤二：将步骤一中的混合物A送入模具中进行发泡，先将温度升至120℃，保温30min，随后再将温度升至220℃，保温20min，再将温度降至100℃，干燥40min，最后冷却至室温，即得本发明的发泡材料。

本实施例的发泡材料在汽车座椅上的应用。

实施例3：

本实施例的一种汽车座椅的发泡材料，包括以下重量份的原料：

聚丙烯母料35份、石墨烯改性羟丙基淀粉20份、改性废弃秸秆11份、复合纤维4.5份、发泡剂4.5份、交联剂1.5份、松树汁3.5份、环氧大豆油2份。

本实施例的聚丙烯母料制备方法为将聚丙烯、二甲苯置于50℃反应瓶中进行混合，随后加入脂肪酸山梨坦、丙二醇，继续搅拌20min，随后再减压蒸馏，即得聚丙烯母料。

本实施例的石墨烯改性羟丙基淀粉的制备方法为：

步骤一，制备羟丙基淀粉：将淀粉加入到反应瓶中，随后加入硫酸钠、氢氧化钠，充入氮气，随后再加入环氧丙烷，搅拌20min，随后再加入质量分数为55%稀硫酸，至溶液为中性，再离心、水洗、干燥，即可；

步骤二，制备石墨烯改性羟丙基淀粉：将步骤一制备的羟丙基淀粉、酸化石墨烯加入到反应釜中进行混合搅拌，搅拌转速为155r/min，搅拌20min，随后再加入稀土溶液，继续搅拌20min，将反应液移至反应瓶中，采用紫外辐照7min，再离子，干燥，即得石墨烯改性羟丙基淀粉。

本实施例的步骤二中酸化石墨烯制备方法为将石墨烯加入到质量分数为60%的稀硫酸溶液中进行混合搅拌，搅拌25min，随后用去离子水洗涤至中性，再送入质量分数为70%的硝酸溶液中浸泡20min，再用去离子水洗涤至中性，即可。

本实施例的步骤二中稀土溶液为稀土镧、无水乙醇混合配制成质量分数为96%的稀土溶液。

本实施例的改性废弃秸秆的制备方法为将废弃秸秆置于水中进行清洗，随后沥干，再送入烘箱中进行烘干，随后再送入粉碎机中进行粉碎，过250目筛，随后送入蒸汽爆破机物料仓中，通入饱和蒸汽，随后进行泄压，即得改性废弃秸秆。

本实施例的复合纤维为韧皮纤维、椰子纤维按照重量比1:3组成的混合物；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺；所述交联剂为过氧化苯甲酰。

本实施例的一种汽车座椅的发泡材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将聚丙烯母料、石墨烯改性羟丙基淀粉、改性废弃秸秆、复合纤维、发泡剂、交联剂、松树汁、环氧大豆油依次加入到反应釜中进行混合搅拌，搅拌转速为250r/min，搅拌时间为25min，随后再送入辐照管中进行辐照处理，辐照6min，辐照剂量为0.6kGy，得到混合物A；

步骤二：将步骤一中的混合物A送入模具中进行发泡，先将温度升至120℃，保温25min，随后再将温度升至220℃，保温15min，再将温度降至100℃，干燥35min，最后冷却至室温，即得本发明的发泡材料。

本实施例的发泡材料在汽车座椅上的应用。

对比例1.

与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是石墨烯改性羟丙基淀粉未添加稀土溶液。

对比例2.

与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未添加环氧大豆油。

对比例3.

采用中国专利文献（公开号：CN105368015B）公开了一种汽车座椅的发泡材料及其制备方法和应用中实施例1原料及制备方法。

实施例1-3及对比例1-3性能测量结果如下

	撕裂强度（N/mm）	冲击回弹率（%）	降解率（%）
				实施例1	4.1	51	65
实施例2	4.2	53	64
				实施例3	4.3	54	67
对比例1	3.6	47	57
				对比例2	3.8	49	59
对比例3	3.3	44	42

实施例3相对于对比例3，降解率提高了23%，提高率为54%，可知本发明的材料降解性能好，同时，撕裂强度提高了1.0N/mm，提高率为30.3%，冲击回弹率提高了10%。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种汽车座椅的发泡材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：

聚丙烯母料30-40份、石墨烯改性羟丙基淀粉15-25份、改性废弃秸秆8-14份、复合纤维3-6份、发泡剂3-5份、交联剂1-2份、松树汁2-5份、环氧大豆油1-3份。

2.根据权利要求1所述的一种汽车座椅的发泡材料，其特征在于，所述汽车座椅的发泡材料包括以下重量份的原料：

聚丙烯母料35份、石墨烯改性羟丙基淀粉20份、改性废弃秸秆11份、复合纤维4.5份、发泡剂4.5份、交联剂1.5份、松树汁3.5份、环氧大豆油2份。

3.根据权利要求2所述的一种汽车座椅的发泡材料，其特征在于，所述聚丙烯母料制备方法为将聚丙烯、二甲苯置于45-55℃反应瓶中进行混合，随后加入脂肪酸山梨坦、丙二醇，继续搅拌15-25min，随后再减压蒸馏，即得聚丙烯母料。

4.根据权利要求1所述的一种汽车座椅的发泡材料，其特征在于，所述石墨烯改性羟丙基淀粉的制备方法为：

步骤一，制备羟丙基淀粉：将淀粉加入到反应瓶中，随后加入硫酸钠、氢氧化钠，充入氮气，随后再加入环氧丙烷，搅拌15-25min，随后再加入质量分数为50-60%稀硫酸，至溶液为中性，再离心、水洗、干燥，即可；

步骤二，制备石墨烯改性羟丙基淀粉：将步骤一制备的羟丙基淀粉、酸化石墨烯加入到反应釜中进行混合搅拌，搅拌转速为150-160r/min，搅拌15-25min，随后再加入稀土溶液，继续搅拌15-25min，将反应液移至反应瓶中，采用紫外辐照4-10min，再离子，干燥，即得石墨烯改性羟丙基淀粉。

5.根据权利要求4所述的一种汽车座椅的发泡材料，其特征在于，所述步骤二中酸化石墨烯制备方法为将石墨烯加入到质量分数为60%的稀硫酸溶液中进行混合搅拌，搅拌20-30min，随后用去离子水洗涤至中性，再送入质量分数为70%的硝酸溶液中浸泡15-25min，再用去离子水洗涤至中性，即可。

6.根据权利要求4所述的一种汽车座椅的发泡材料，其特征在于，所述步骤二中稀土溶液为稀土镧、无水乙醇混合配制成质量分数为96%的稀土溶液。

7.根据权利要求1所述的一种汽车座椅的发泡材料，其特征在于，所述改性废弃秸秆的制备方法为将废弃秸秆置于水中进行清洗，随后沥干，再送入烘箱中进行烘干，随后再送入粉碎机中进行粉碎，过200-300目筛，随后送入蒸汽爆破机物料仓中，通入饱和蒸汽，随后进行泄压，即得改性废弃秸秆。

8.根据权利要求1所述的一种汽车座椅的发泡材料，其特征在于，所述复合纤维为韧皮纤维、椰子纤维按照重量比1:3组成的混合物；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺；所述交联剂为过氧化苯甲酰。

9.一种制备如权利要求1或2所述汽车座椅的发泡材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将聚丙烯母料、石墨烯改性羟丙基淀粉、改性废弃秸秆、复合纤维、发泡剂、交联剂、松树汁、环氧大豆油依次加入到反应釜中进行混合搅拌，搅拌转速为200-300r/min，搅拌时间为20-30min，随后再送入辐照管中进行辐照处理，辐照2-10min，辐照剂量为0.2-1.0kGy，得到混合物A；

步骤二：将步骤一中的混合物A送入模具中进行发泡，先将温度升至120℃，保温20-30min，随后再将温度升至220℃，保温10-20min，再将温度降至100℃，干燥30-40min，最后冷却至室温，即得本发明的发泡材料。

10.根据权利要求1-9任一项所述的发泡材料在汽车座椅上的应用。